“智慧水利”發(fā)展綜述:我國水利事業(yè)邁入新階段
6月7日-9日,“2023中國水博覽會暨中國(國際)水務高峰論壇”上,“智慧水利”再次成為熱議話題。
智慧水利是在以智慧城市為代表的智慧型社會建設中產(chǎn)生的相關先進理念和高新技術在水利行業(yè)的創(chuàng)新應用,是云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等技術的綜合應用。與傳統(tǒng)水利相比,智慧水利可以促進水利規(guī)劃、工程建設、運行管理和社會服務的智慧化,提升水資源的利用效率和水旱災害的防御能力,改善水環(huán)境和水生態(tài),保障國家水安全和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。
一切新技術的興起都有其對應的時代背景,智慧水利自然也不例外。
智慧水利應時而生
二十世紀,隨著各國經(jīng)濟的恢復和發(fā)展,水利事業(yè)進入蓬勃發(fā)展的新時期。但是在某些地方,由于對水土資源的過量開發(fā),或未能有效地進行保護,已造成惡果。例如:大量侵占江河湖泊水域,降低了防洪能力;濫伐濫墾森林草原,加劇了水土流失;工礦排放有毒廢水,污染了水源;超量開采地下水,造成了水源危機等。因此,水利事業(yè)又面臨許多新的課題。
進入二十一世紀,以信息化技術為支撐,通過云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動終端、人工智能、水利模型、傳感器等新興技術的應用,對于水利行業(yè)管理部門服務于民生水利工程和城市水務領域,提出了新的要求。
近幾年通過國家的大力引導,智慧水利的概念應時而生。
隨著水利數(shù)字化建設的落地推進,伴隨“智慧水利”被頻頻提及的還有“水利數(shù)字孿生”這一概念。水利數(shù)字孿生工程指在數(shù)字空間虛擬再現(xiàn)真實水利工程的復雜系統(tǒng),它的效用至少能夠包含六個方面:防災減災,水量調度,水質監(jiān)測,水土流失治理與監(jiān)測,水利工程運行與管理,能有效提高提高水利事業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平。
政策推動快速發(fā)展
水利部歷來高度重視水利信息化建設,提出了以水利信息化帶動水利現(xiàn)代化的總體要求。2017年5月水利部正式印發(fā)《關于推進水利大數(shù)據(jù)發(fā)展的指導意見》,旨在水利行業(yè)推進數(shù)據(jù)資源共享開放,促進水利大數(shù)據(jù)發(fā)展與創(chuàng)新應用。
2019年水利部《加快推進智慧水利指導意見》指出全方位推進智慧水利建設是加快推進新時代水利現(xiàn)代化的重要舉措。
“十四五”以來,國家多次在政策層面推動智慧水利體系的構建?!笆奈濉币?guī)劃綱要明確提出“構建智慧水利體系,以流域為單元提升水情測報和智能調度能力”。水利部高度重視智慧水利建設,將其作為推動新階段水利高質量發(fā)展的重要實施路徑之一,提出構建數(shù)字孿生流域,決定在“十四五”期間,按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”總要求,優(yōu)先選擇11個重點水利工程開展數(shù)字孿生水利工程建設,發(fā)揮技術攻關和示范引領作用,助力全國智慧水利建設。
2021年12月21日,全國水利行業(yè)首個正式開工建設的數(shù)字孿生水利工程——大藤峽數(shù)字孿生工程建設正式啟動。
2022年1月15日,智慧水利先行先試任務順利通過驗收。水利部組織完成了對11家單位及36項先行先試任務的驗收,先行先試工作圓滿完成既定任務、取得積極成效。
市場前景廣闊
2022年9月13日,“中國這十年”系列主題新聞發(fā)布會上,水利部規(guī)劃計劃司司長張祥偉介紹,十年來,全國完成水利建設投資達到6.66萬億元,是之前十年的五倍。
數(shù)據(jù)顯示,目前水利行業(yè)的數(shù)字化投資占比保持在1%~2%,在相關政策和項目的推動下,未來幾年將進入信息化投資加速周期,預計2025年投資占比達到2.2%,屆時數(shù)字化投資比重上升會帶來每年超200億元規(guī)模的智慧水利市場空間。
在智慧水利建設的牽引下,特別是數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生水利工程的穩(wěn)步推動下,數(shù)字投資比例穩(wěn)步提升,將帶來廣闊的市場空間。各大技術供應商正積極布局智慧水利市場,聯(lián)合合作伙伴推出基于大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、空間信息等新興技術的解決方案,隨著新技術的持續(xù)深入應用,未來將不斷賦能水利行業(yè)構筑數(shù)字孿生體系。
千尋位置助力智慧水利建設
智慧水利往往通過一系列的復合型集成類項目來實現(xiàn),過程中往往需要專業(yè)的ICT(信息與通信技術)與解決方案提供商生態(tài)配合完成項目。在參與智慧水利建設的大軍中,涌現(xiàn)出不少新興的科技企業(yè)。
以千尋位置為例,其以智慧水利建設頂層設計和客戶需求為牽引,充分利用北斗高精度定位、統(tǒng)一時空基準和短報文通信等能力,基于自主研發(fā)、云端圖一體化的數(shù)字孿生核心產(chǎn)品,聯(lián)合行業(yè)頂尖合作伙伴,為水利工程安全監(jiān)測、水環(huán)境管理、流域防洪、城市防澇等應用場景提供創(chuàng)新型解決方案,以北斗時空智能技術為水利行業(yè)賦能,提升智慧水利“四預”能力,助力水利數(shù)字孿生建設。
針對行業(yè)之前普遍存在的各種痛點,千尋位置創(chuàng)新性地提出五大水利數(shù)字孿生解決方案——
1、中小水庫雨水情測報和安全監(jiān)測解決方案
2、水利水電工程北斗/GNSS自動化變形監(jiān)測解決方案
3、水環(huán)境智慧化管理解決方案
4、中小流域防洪、城市防汛防澇綜合解決方案
5、水利數(shù)字孿生地理空間數(shù)據(jù)底板解決方案
截止目前,五大水利數(shù)字孿生解決方案已服務于全國各地諸多水利工程,接受實踐檢驗,并取得良好成效。在湖北鄂州、廣西龍灘、紹興上虞、安徽銅陵、山東濟寧等地均有成熟項目上線:
湖北鄂州水庫大壩安全監(jiān)測設施建設項目
搭建水庫雨水情測報和安全監(jiān)測平臺,通過GIS一張圖將各設備狀態(tài)信息、實時數(shù)據(jù)、預警信息進行集中展示,保障水庫的適度蓄水和安全運行,實現(xiàn)水庫的信息化管理。
廣西龍灘水電站北斗高精度變形監(jiān)測項目
基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的高精度變形監(jiān)測技術應用,形成一套“平戰(zhàn)結合、有效管用、穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟便捷”的北斗高精度監(jiān)測系統(tǒng),水平和垂直位移精度分別達到2mm和3mm,實現(xiàn)全天候、不間斷、高精度變形監(jiān)測,滿足水電站大壩運行安全監(jiān)督管理應用要求。
紹興上虞區(qū)河湖長制智慧監(jiān)管應用
對水環(huán)境治理“發(fā)現(xiàn)-派發(fā)-處理-反饋”的事件處置流程再造,實現(xiàn)了事件的閉環(huán)管理,通過線上分析和線下治水深度互動,任務落實和跟蹤督辦的云-端同步,改變傳統(tǒng)治水的時空限制,實現(xiàn)了水環(huán)境治理履職方式的迭代。
安徽銅陵市智慧防汛系統(tǒng)
通過北斗精準定位技術,完善信息精準采集。防汛信息全面匯總,最短時間最高效率將實時信息同步各級防汛部門,提高汛期巡檢效率及數(shù)據(jù)精度。通過對有效數(shù)據(jù)深度加工融合和知識挖掘,智能化提高未來城市防汛治理水平。
山東濟寧智慧水利項目
憑借千巡翼QX-200XT激光雷達系統(tǒng)所具備的快速、高精度、強穿透性、點云生成快等特點,快速、精確獲取地貌和地物三維信息,輕松穿透河道兩岸的植被,精準采集真實地形數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)后處理軟件支持自動去燥分類,一鍵完成河道斷面提取。
預計未來千尋位置將進一步推動各地項目落地,讓水利數(shù)字孿生的智慧功能得到更加充分的顯現(xiàn)。